2022-2023學(xué)年黑龍江省哈爾濱重點(diǎn)中學(xué)高一（下）期中物理試卷及答案解析

第=page11頁，共=sectionpages11頁2022-2023學(xué)年黑龍江省哈爾濱重點(diǎn)中學(xué)高一（下）期中物理試卷一、單選題（本大題共9小題，共27.0分）1.關(guān)于萬有引力定律，下列說法正確的是(

)A.卡文迪什發(fā)現(xiàn)了著名的萬有引力定律，設(shè)計(jì)了扭秤實(shí)驗(yàn)裝置，測(cè)出了引力常量

B.萬有引力恒量G的單位是N?m2?kg2

C.根據(jù)表達(dá)式2.1970年4月24日，中國(guó)成功發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅”1號(hào)?！皷|方紅”1號(hào)的發(fā)射成功，使中國(guó)成為世界上第五個(gè)獨(dú)立自主研制和發(fā)射人造地球衛(wèi)星的國(guó)家，標(biāo)志著中國(guó)在宇航技術(shù)研究方面取得了歷史性的重大突破。假設(shè)人造地球衛(wèi)星A、B繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們的質(zhì)量之比為mA：mB=1：2，它們的軌道半徑之比rA：rBA.它們受到地球的引力之比為FA：FB=1：4

B.它們的運(yùn)行速度大小之比為vA：vB=1：3.如圖所示，質(zhì)量為M、半徑為R、密度均勻的球體中挖去半徑為R2的球體，在距離球心O為2R處有一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)，萬有引力常量為G，則剩余部分對(duì)質(zhì)點(diǎn)的萬有引力為(

)A.23GMm100R2 B.G4.2022年11月30日，我國(guó)六名航天員在空間站首次“太空會(huì)師”，向世界展示了中國(guó)航天工程的卓越能力。中國(guó)空間站已基本成型，質(zhì)量約91噸，它在離地面高度約400km的軌道上繞地球做近似的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知地球半徑約為6400km，地球表面重力加速度為9.8A.7.9×103N B.7.9×105.某學(xué)習(xí)小組分別查閱了木星和土星的多個(gè)衛(wèi)星軌道半長(zhǎng)軸a和周期T的數(shù)據(jù)，并繪制了如圖所示的a32?T圖像，各物理量的單位已在圖上標(biāo)出(周期的單位是天)。根據(jù)圖像判斷木星質(zhì)量M1與土星質(zhì)量A.M1=1.8M2 B.M16.在旋轉(zhuǎn)餐桌的水平桌面上放置兩個(gè)茶杯A、B，質(zhì)量分別為m1、m2(可視為質(zhì)點(diǎn))，茶杯A、B到轉(zhuǎn)軸的距離分別為r1、r2，且r1<

A.若緩慢增加轉(zhuǎn)速，茶杯B比茶杯A相對(duì)桌面先發(fā)生滑動(dòng)

B.若茶杯A、B相對(duì)桌面均未發(fā)生滑動(dòng)，茶杯A的線速度比茶杯B的線速度大

C.若茶杯A、B相對(duì)桌面均未發(fā)生滑動(dòng)，茶杯A受到的摩擦力一定比茶杯B受到的摩擦力小

D.若茶杯A未發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，將杯內(nèi)水倒出后，仍放置在原位置，以原有的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)餐桌，茶杯A相對(duì)桌面可能發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)7.如圖所示，物體靜止在粗糙的水平面上，若分別施加不同的力F使物體從靜止開始運(yùn)動(dòng)，三種情形下物體的加速度相同，在發(fā)生相同位移的過程中力F的功分別為W1、W2、W3。則(

)

A.W1=W2=W3 B.8.如圖所示，置于豎直面內(nèi)半徑為r的光滑金屬圓環(huán)，質(zhì)量為m的帶孔小球穿于環(huán)上，同時(shí)有一長(zhǎng)為r的細(xì)繩一端系于圓環(huán)最高點(diǎn)，另一端系小球，當(dāng)圓環(huán)以角速度ω(ω≠0)A.細(xì)繩對(duì)小球的拉力可能為零

B.細(xì)繩和金屬圓環(huán)對(duì)小球的作用力大小可能相等

C.金屬圓環(huán)對(duì)小球的作用力不可能為零

D.當(dāng)ω=9.2023年，中國(guó)將全面推進(jìn)探月工程四期，規(guī)劃包括嫦娥六號(hào)、嫦娥七號(hào)和嫦娥八號(hào)任務(wù)。其中嫦娥七號(hào)準(zhǔn)備在月球南極著陸，主要任務(wù)是開展飛躍探測(cè)，爭(zhēng)取能找到水。假設(shè)質(zhì)量為m的嫦娥七號(hào)探測(cè)器在距離月面的高度等于月球半徑處繞著月球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，其周期為T1，當(dāng)探測(cè)器停在月球的兩極時(shí)，測(cè)得重力加速度的大小為g0，已知月球自轉(zhuǎn)的周期為T2，引力常量為G，月球視為均勻球體，下列說法正確的是(

)A.月球的半徑為g0T1216π

B.月球的第一宇宙速度為g0T18π二、多選題（本大題共5小題，共20.0分）10.有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)的基本模型，下列說法正確的是(

)

A.圖a中，增大圓錐擺的擺角θ，但保持圓錐的高度不變，則圓錐擺的角速度不變

B.圖b中，在光滑固定圓錐筒的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的小球，受重力、彈力和向心力

C.圖c中，汽車安全通過拱橋最高點(diǎn)時(shí)，車對(duì)橋面的壓力大于車的重力

D.圖d中，火車以某速度經(jīng)過外軌高于內(nèi)軌的彎道時(shí)，車輪可能對(duì)內(nèi)、外軌均無側(cè)向壓力11.如圖所示，已知質(zhì)量為m的小球恰好能在豎直平面內(nèi)繞固定點(diǎn)O做圓周運(yùn)動(dòng)。重力加速度為g，不考慮一切摩擦。小球做圓周運(yùn)動(dòng)過程中，下列判斷正確的是(

)A.若小球和O點(diǎn)間用細(xì)線相連，則在最高點(diǎn)細(xì)線對(duì)小球的拉力為mg

B.若小球和O點(diǎn)間用細(xì)線相連，則在最高點(diǎn)細(xì)線對(duì)小球的拉力為0

C.若小球和O點(diǎn)間用輕桿相連，則在最高點(diǎn)輕桿對(duì)小球的支持力大小為mg

D.若小球和O點(diǎn)間用輕桿相連，則在最高點(diǎn)輕桿對(duì)小球的支持力為12.科學(xué)家威廉?赫歇爾首次提出了“雙星”這個(gè)名詞。現(xiàn)有由兩顆中子星A、B組成的雙星系統(tǒng)，可抽象為如圖所示繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的模型，已知A的軌道半徑小于B的軌道半徑，若A、B的總質(zhì)量為M，A、B間的距離為L(zhǎng)，A、B運(yùn)動(dòng)周期為T，則下列說法正確的是(

)A.B的線速度一定小于A的線速度 B.B的質(zhì)量一定小于A的質(zhì)量

C.L一定，M越大，T越小 D.M一定，L越大，T越小13.如圖所示，機(jī)械人手臂由兩根長(zhǎng)均為l的輕質(zhì)臂桿OM和MN鏈接而成，OM可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)N端抓住貨物后，在智能遙控操控下，OM桿在時(shí)間t內(nèi)繞O點(diǎn)由豎直位置逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)過角θ到圖示虛線位置，整個(gè)過程，MA.M點(diǎn)的線速度大小為θlt B.M點(diǎn)的向心加速度大小為θ2lt

14.如圖所示，a是“天宮一號(hào)”飛行器、b、c是地球同步衛(wèi)星，此時(shí)，a、b恰好相距最近。已知地球質(zhì)量為M，半徑為R，地球自轉(zhuǎn)的角速度為ω，若“天宮一號(hào)”飛行器a和衛(wèi)星b、c均沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，“天宮一號(hào)”飛行器a的軌道半徑為r，引力常量為G，則(

)

A.“天宮一號(hào)”飛行器a的線速度大于衛(wèi)星b的線速度

B.“天宮一號(hào)”飛行器a在軌運(yùn)行的周期小于24小時(shí)

C.衛(wèi)星c加速就一定能追上衛(wèi)星b

D.從此時(shí)起再經(jīng)2πGMr三、實(shí)驗(yàn)題（本大題共2小題，共15.0分）15.在如圖所示的裝置中，M、N是兩個(gè)完全相同的處于同一豎直面上的軌道，軌道末端都與水平方向相切。其中，軌道N的末端與光滑水平面相切，軌道M通過支架固定在軌道N的正上方。將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，第一次切斷電源C，小鐵球P落在E點(diǎn)；第二次，當(dāng)小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上時(shí)，同時(shí)切斷電源C、D，則：

(1)P、Q兩球是否將在E點(diǎn)處相遇，答：______(填“是”或“否”)；

(2)如果多次觀察到同樣的現(xiàn)象，你可以得出的結(jié)論是______。

A.P球拋出時(shí)，在豎直方向分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)

B.16.某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示的裝置探究向心力大小與周期、半徑之間的關(guān)系，輕繩一端系著小球，另一端固定在豎直桿上的力傳感器上，小球套在光滑水平桿上。水平桿在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下可以在水平面內(nèi)繞豎直桿勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。已知小球質(zhì)量為m，小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，電子計(jì)數(shù)器可記錄桿做圓周運(yùn)動(dòng)的圈數(shù)n，用秒表記錄小球轉(zhuǎn)動(dòng)n圈的時(shí)間為t。

(1)若保持小球運(yùn)動(dòng)半徑不變，僅減小運(yùn)動(dòng)周期，小球受到的拉力將______；若保持小球運(yùn)動(dòng)的周期不變，僅減小運(yùn)動(dòng)半徑，小球受到的拉力將______。(以上兩空均選填“變大”“變小”或“不變”)

(2)該小組同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑不變，選用質(zhì)量為m1的小球甲和質(zhì)量為m2(m1>m2)的小球乙做了兩組實(shí)驗(yàn)。兩組實(shí)驗(yàn)中分別多次改變小球運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出了F與nt關(guān)系如圖乙所示的①和四、計(jì)算題（本大題共4小題，共38.0分）17.如圖所示，火箭內(nèi)平臺(tái)上放有測(cè)試儀，火箭從地面啟動(dòng)后，以加速度g2(g為地面附近的重力加速度)豎直向上勻加速運(yùn)動(dòng)，升到某一高度時(shí)，測(cè)試儀對(duì)平臺(tái)的壓力為啟動(dòng)前壓力的1718。已知地球半徑為R

18.一艘宇宙飛船飛近某一行星，并進(jìn)入該行星附近的圓形軌道，宇航員在P點(diǎn)發(fā)現(xiàn)該行星的視角(圖中∠P)為60°.已知引力常量為G，飛船繞行星運(yùn)動(dòng)的軌道距行星表面高度為h，繞行周期為T，忽略其他天體對(duì)飛船的影響。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，求：(1(219.如圖所示，一根原長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.1m的輕彈簧套在一長(zhǎng)為1.8L的光滑直桿AB上，其下端固定在桿的A端，質(zhì)量為m=1kg的小球也套在桿上且與彈簧的上端相連。小球和桿一起繞經(jīng)過桿A端的豎直軸OO′勻速轉(zhuǎn)幼，且桿與水平面間始終保持θ=53°角。已知桿處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)彈簧長(zhǎng)度為0.6L，重力加速度為g，sin53°=0.8，cos53°=0.6，g20.假定航天員在某星球表面利用如圖所示的裝置研究小球的運(yùn)動(dòng)，豎直放置的光滑半圓形管道固定在水平面上，一直徑略小于管道內(nèi)徑的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))沿水平面從管道最低點(diǎn)A進(jìn)入管道，從最高點(diǎn)B脫離管道后做平拋運(yùn)動(dòng)，2s后與傾角為37°的斜面垂直相碰于C點(diǎn)。已知該星球的半徑是地球半徑的12倍，質(zhì)量是地球質(zhì)量的110倍，地球表面承力加速度g=10m/s2，忽略星球自轉(zhuǎn)影響。半圓形管道的半徑為r=3m，小球的質(zhì)量為m=0.5kg，si

答案和解析1.【答案】D

【解析】解：A.牛頓借助自己的力學(xué)成就對(duì)前人的研究成果進(jìn)行分析，總結(jié)出萬有引力定律，卡文迪什用扭秤實(shí)驗(yàn)證明萬有引力定律是正確的，并測(cè)出萬有引力恒量，故A錯(cuò)誤。

B.G是一個(gè)比例常量，但有單位，單位是N?m2/kg2，故B錯(cuò)誤。

C..萬有引力定律適用于質(zhì)點(diǎn)間的相互作用的計(jì)算，當(dāng)r趨近于零時(shí)，兩物體不再看成質(zhì)點(diǎn)，萬有引力并不趨近于無窮大，故C錯(cuò)誤。

D.開普勒研究了前人的觀測(cè)數(shù)據(jù)，提出了行星的運(yùn)動(dòng)定律，故D正確。

故選：D2.【答案】B

【解析】解：A、根據(jù)萬有引力公式求解：FA：FB=GMmArA2：GMmBrB2，代入質(zhì)量之比mA：mB=1：2，軌道半徑之比rA：rB=2：1，解得FA：FB=1：8，故A錯(cuò)誤；

B、根據(jù)萬有引力提供向心力得：GMmr2=mv2r，解得v=GMr，所以vA：vB3.【答案】A

【解析】解：根據(jù)m=ρV=ρ?43πr3，可知：m∝r3

設(shè)挖去的球體質(zhì)量為M′，原球體質(zhì)量為M，由于挖去的球體半徑是原球體半徑的12

故挖去的球體質(zhì)量為：m′=(12)3M=18M

4.【答案】C

【解析】解：忽略地球自轉(zhuǎn)時(shí)萬有引力等于重力，則

GMm′R2=m′g

根據(jù)萬有引力的公式可知

F=GMm(R+h)2

將m=91t=5.【答案】B

【解析】解：由萬有引力提供向心力得GMmr2=m4π2T2r，整理得r3T2=GM4π2，結(jié)合開普勒第三定律可知，常數(shù)k=r3T2=GM4π2只跟中心天體的質(zhì)量有關(guān)。

即常數(shù)k與中心天體的質(zhì)量成正比，題中繪制了如圖所示的a32?T圖像，根據(jù)開普勒第三定律得k=a36.【答案】A

【解析】解：A、茶杯做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，摩擦力提供向心力，當(dāng)恰好發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，摩擦力為最大靜摩擦力，有：μmg=m?4π2n2r

解得：n=μg4π2r

r1<r2，則茶杯B的臨界轉(zhuǎn)速比A的臨界轉(zhuǎn)速小，即緩慢增加轉(zhuǎn)速，茶杯B比茶杯A相對(duì)桌面先發(fā)生滑動(dòng)，故A正確；

B、若茶杯A、B相對(duì)桌面均未發(fā)生滑動(dòng)，兩茶杯為同軸傳動(dòng)，角速度相同，由v=ωr得，茶杯A的線速度比茶杯B的線速度小，故B錯(cuò)誤；

C、若茶杯A、B相對(duì)桌面均未發(fā)生滑動(dòng)，兩茶杯所受靜摩擦力提供向心力，則fA：fB=FnA：Fn7.【答案】C

【解析】解：根據(jù)牛頓第二定律分別列式

F1cos(π?θ)?μ(mg+F1sin(π?θ))=ma

F2?μmg=ma

F3cosθ?μ(m8.【答案】D

【解析】解：以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，可能受到重力、支持力和細(xì)繩拉力作用，受力情況如圖所示：

A、如果細(xì)繩對(duì)小球的拉力為零，則小球受到的重力與支持力的合力不可能提供向心力，故A錯(cuò)誤；

B、細(xì)繩和金屬圓環(huán)對(duì)小球的作用力大小如果相等，二者在水平方向的合力為零，則向心力為零，故B錯(cuò)誤；

C、如果金屬圓環(huán)對(duì)小球的作用力為零，則F的豎直分力和重力平衡即Fcos60°=mg，F(xiàn)的水平分力提供向心力Fsin60°=mω2R即可，故C錯(cuò)誤；

D、

豎直方向：Fco9.【答案】C

【解析】解：A.設(shè)月球的質(zhì)量和半徑分別為M、R

由萬有引力提供向心力有GMm(2R)2=m(2πT1)2×2R

萬有引力等于重力有GMmR2=mg0

解得R=g0T1232π2

故A錯(cuò)誤；

B.根據(jù)第一宇宙速度關(guān)系v=g0R、R=g0T1232π2，故月球的第一宇宙速度v=2g0T18π，故B錯(cuò)誤；

C10.【答案】AD【解析】解：A、圖a中，對(duì)小球受力分析，如圖

由牛頓第二定律得：mgtanθ=mω2r

tanθ=rh

整理得：ω=gh

則增大圓錐擺的擺角θ，但保持圓錐的高度不變，圓錐擺的角速度不變，故A正確；

B、圖b中，對(duì)小球受力分析，小球受到重力和支持力，兩個(gè)力的合力指向圓心，提供向心力，向心力是效果力，受力分析時(shí)不分析，故B錯(cuò)誤；

C、圖c中，汽車安全通過拱橋最高點(diǎn)時(shí)，受到重力和支持力，由牛頓第二定律得：mg?N=Fn11.【答案】BC【解析】解：AB、小球恰好能在豎直平面內(nèi)繞固定點(diǎn)O做圓周運(yùn)動(dòng)，則小球恰好到達(dá)最高點(diǎn)，若小球和O點(diǎn)間用細(xì)線相連，在最高點(diǎn)時(shí)，小球只受重力，繩上拉力為0，故A錯(cuò)誤，B正確；

CD、若小球和O點(diǎn)間用輕桿相連。在最高點(diǎn)時(shí)，小球速度為零，小球受力平衡，輕桿對(duì)小球的支持力大小為mg，故C正確，D錯(cuò)誤。

故選：BC。

12.【答案】BC【解析】解：A、因雙星的角速度、周期相等，根據(jù)v=ωr知軌道半徑小的線速度小，故B的線速度一定大于A的線速度，故A錯(cuò)誤；

B、由于雙星的向心力都是由雙星間相互作用的萬有引力提供的，因此大小必然相等，由F=mω2r可得各自的軌道半徑與其質(zhì)量成反比，即r∝1m，所以軌道半徑小的質(zhì)量大，故B的質(zhì)量一定小于A的質(zhì)量，故B正確；

CD、設(shè)雙星質(zhì)量分別為m1、m2，對(duì)質(zhì)量為m1的中子星有Gm1m2L2=m1(2πT)2r1，對(duì)質(zhì)量為m2的中子星有13.【答案】AC【解析】解：AB、M點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，角速度ω=θt

線速度大小v=ωl=θlt

向心加速度大小a=ω2l=θ2lt2

故A正確，B錯(cuò)誤；

CD、貨物與M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同，將M點(diǎn)的速度v分解到水平方向和豎直方向，如圖

由幾何關(guān)系得，水平方向：v1=vcosθ14.【答案】AB【解析】解：A、衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由萬有引力提供向心力，有：GMmr2=mv2r，解得：v=GMr，由于“天宮一號(hào)”飛行器a的軌道半徑小于衛(wèi)星b的軌道半徑，所以“天宮一號(hào)”飛行器a的線速度大于衛(wèi)星b的線速度，故A正確；

B、由萬有引力提供向心力有GMmr2=mr4π2T2，解得衛(wèi)星的運(yùn)行周期：T=4π2r3GM。由于“天宮一號(hào)”飛行器a的軌道半徑小于衛(wèi)星b的軌道半徑，所以“天宮一號(hào)”飛行器a在軌運(yùn)行的周期小于衛(wèi)星b的周期，b、c是地球同步衛(wèi)星，衛(wèi)星b的周期為24小時(shí)，則“天宮一號(hào)”飛行器a在軌運(yùn)行的周期小于24小時(shí)，故B正確；

C、根據(jù)衛(wèi)星變軌原理可知，衛(wèi)星c加速后做離心運(yùn)動(dòng)，將離開原軌道，則不能追上衛(wèi)星b，故C錯(cuò)誤；

D、由萬有引力提供向心力有：15.【答案】是

B

【解析】解：(1)兩球以相同的初速度v0同時(shí)通過軌道M、N的末端，發(fā)現(xiàn)兩球同時(shí)到達(dá)E處，發(fā)生碰撞。

(2)改變軌道M在軌道N上方的高度，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果兩球也總是發(fā)生碰撞，這說明做平拋運(yùn)動(dòng)的P球在水平方向上的運(yùn)動(dòng)情況與Q球相同，為勻速直線運(yùn)動(dòng)。

故選：B。

故答案為：(1)是，(216.【答案】變大

變小

①

【解析】解：(1)小球做圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)向心力公式T=F向=mω2r=m?(2πT)2?r

若保持小球運(yùn)動(dòng)半徑不變，僅減小運(yùn)動(dòng)周期，小球受到的拉力將變大；若保持小球運(yùn)動(dòng)的周期不變，僅減小運(yùn)動(dòng)半徑，小球受到的拉力將變小。

(2)根據(jù)題意，小球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T=tn

根據(jù)向心力公式F=mrω2=mr?4π2T217.【答案】解：?jiǎn)?dòng)前測(cè)試儀對(duì)平臺(tái)的壓力：FN1=mg

①

設(shè)火箭離地面的高度為h時(shí)，測(cè)試儀對(duì)平臺(tái)的壓力為FN2，由牛頓第三定律可知，平臺(tái)對(duì)測(cè)試儀的支持力大小也等于FN2的大小

對(duì)測(cè)試儀，由牛頓第二定律得FN2?mg′=mg2

②

由題意得：FN2FN1=1718

③

由①②③解得【解析】由牛頓第二定律可求得受到的地球的吸引力；再由萬有引力公式可求得火箭離地面的高度．

本題考查了萬有引力定律的應(yīng)用，分析火箭的運(yùn)動(dòng)過程，應(yīng)用牛頓第二定律與萬有引力公